Системный анализ организации управления учебной деятельностью студентов на основе применения современных средств ИКТ

В настоящее время стремительно развивается всемирная компьютерная сеть Интернет, которая становится доступной для большего числа людей. С каждым днём количество пользователей информационных услуг сети Интернет становится все больше. К ним относятся клиенты различных Интернет-магазинов, клиенты банков, туристы, заказывающие путевку через туроператора, пользователи социальных сетей. Другими словами, возможности сети Интернет проникли во все сферы жизнедеятельности человека.

Не осталась в стороне и сфера образования. В условиях информатизации общества в последнее время создается множество образовательных порталов, открытых университетов, дистанционных курсов. Согласно исследованию, проведенному авторами В. Л. Усковым, А. Д. Иванниковым, А. В. Усковым, мировые рынки образовательных услуг с активным использованием различных ресурсов сети Интернет, а также соответствующие информационные, коммуникационные и сетевые технологии, на сегодняшний день, являются наиболее перспективными направлениями в сфере образования. Наиболее активными пользователями этих технологий являются студенты школ, колледжей и университетов, а также слушателей курсов переподготовки кадров, использующие возможности сети Интернет в своем образовании и повышении квалификации [1].

Следует отметить, что с переходом на двух уровневую подготовку (бакалавр+магистр) изменился подход к организации процесса обучения. В частности, это в большей степени коснулось организации самостоятельной работы студентов. Так ее доля согласно ФГОС ВПО составляет более половины времени. Следовательно, требуется разработка новых подходов и методов к организации самостоятельной работы в условиях информатизации общества при переходе на стандарты образования третьего поколения.

Так в последнее время стремительный рост объема и сложности изучаемого материала привели к тому, что традиционная система обучения стала недостаточно эффективной и требует инновационных технологий, основанных на использовании информационно-вычислительной техники. Следовательно, актуальной является проблема организации самостоятельной работы студентов с использованием средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).

Следует отметить, что многими педагогами внедряются различные компьютерные учебные программы, программные средства учебного назначения, множество тестирующих комплексов. Однако это внедрение носит локальный характер.

Проведенный анализ существующих на сегодняшний день компьютерных средств обучения студентов вуза («REDCLASS», «NauLearning», «ИНТУИТ», «Прометей») [2] показал, что среди большого многообразия не представлено комплексного средства, решающего задачи в системе. Этот анализ позволил сделать вывод о том, что в рассмотренных системах имеется ряд недостатков. К ним относятся:

• — недостаточное использование различных средств мультимедиа для представления изучаемого материала в более наглядной форме;
• — отсутствие реализации режима интерактивного взаимодействия с пользователем, материал представлен в виде статистического гипертекста;
• — частичное внедрение элементов оценки уровня обученности студентов, отсутствие системы многоуровневого тестирования;
• — недостаточное рассмотрение решения проблемных профессиональных задач;
• — отсутствие автоматизированного управления обучением студентов обусловленного недостатками гипертекстовой организации структуры теоретического блока;
• — внедрение перечисленных программных систем носит локальный характер на различных электронных носителях, без использования возможностей сети Интернет [3, 4, 5, 6, ].

Проанализировав все недостатки существующих средств ИКТ, нами было принято решение, о том, что требуется внедрение автоматизированного средства, представляющего собой взаимосвязанный комплекс, состоящий из информационного, программного, технического, методического и организационного обеспечения, используемого на базе средств компьютерной техники и обеспечивающего организацию деятельности студента при изучении материала определенной дисциплины. Другими словами, это программное средство должно управлять учебной деятельностью студента, то есть обеспечивать этапы его работы при изучении материала дисциплины (обучение, решение профессионально-ориентированных задач, прохождение тестирования). Этим средством является электронный образовательный ресурс (ЭОР).

В работе автора А. В. Осина, термин «электронные издания и ресурсы» объединяет электронные издания на носителях информации и информационные ресурсы в компьютерных сетях. В свою очередь «электронные образовательные издания и ресурсы» (ЭИОР) определяются как электронные издания и ресурсы, предназначенные для использования в любых образовательных целях [7].

В своей работе А. В. Осин классифицирует ЭОИР по различным направлениям в зависимости от их роли в образовательном процессе. Автором выделяются следующие типы электронных образовательных изданий и ресурсов:

• — информационно-справочные источники, обеспечивающие общую информационную поддержку;
• — издания и ресурсы общекультурного характера, предназначенные для расширения культурной среды;
• — издания и ресурсы для поддержки и развития учебного процесса, представляющие собой электронные учебные пособия, содержащие систематизированный материал в рамках программы учебной дисциплины [7]. Типы электронных образовательных изданий и ресурсов, согласно классификации А. В. Осина, представлены на рисунке 1.

Среди перечисленных типов различных ЭОИР, наиболее перспективным, по нашему мнению, является последний тип. Такого рода электронные издания предназначены для изучения предмета «c нуля» до границ предметной области, определенных программой обучения. Они включают все виды учебной деятельности (получение информации, практические занятия в известных и новых формах, аттестацию). Нацелены на поддержку работы и расширение возможностей преподавателя, и самостоятельную работу обучаемых [7].

Следует отметить, при подготовке бакалавров по направлению 231 000 — «Программная инженерия», будет разработан электронный образовательный ресурс, который удовлетворяет перечисленным требованиям. Данный ЭОИР будет представлен в виде программного средства, реализованного на языке PHP с использованием СУБД MySQL и предназначения для изучения дисциплины «Компьютерные сети» при организации самостоятельной работы студентов.

Данное электронное образовательное издание будет предназначено для обучения студентов основам функционирования и проектирования вычислительных сетей и состоит из пяти блоков: учебный, моделирующий, контроля, электронного журнала, исследовательский. Модель электронного образовательного ресурса, включающая структурные компоненты и реализующие их средства представлена на рисунке 2.

Учебный блок будет включать четыре компонента: теоретический материал, глоссарий, профессионально-ориентированные задачи, проблемные ситуации, тренировочные упражнения и тренировочные тесты (тесты-самоконтроль). С помощью данного блока осуществляться предъявление теоретического материала каждой главы дисциплины, трансформация теоретических знаний в практические умения, а также закрепление и контроль уровня обученности студентов.

Теоретический материал учебного блока будет представлен в виде гипертекстового документа и будет состоять из шести глав: «Основы вычислительных сетей», «Взаимодействие открытых систем», «Коммуникационное оборудование», «Базовые технологии локальных сетей», «Стек протоколов TCP/IP» и «Информационные ресурсы сети Интернет».

Рис. 2. Модель электронного образовательного ресурса Учебный блок также будет включать элементы мультимедиа, которые позволят дополнить рассматриваемый теоретический материал наглядными примерами. Данные примеры будут реализованы в виде анимационных или Flash-роликов, демонстрирующих, например, взаимодействие элементов локальной вычислительной сети при передаче данных между конечными пользователями. Такое наглядное представление будет способствовать более глубокому пониманию представленного материала главы. Помимо указанных, компонентом учебного блока также будет являться глоссарий, который будет включать трактовку всех используемых в тексте терминов и определений.

Следует отметить, что теоретический материал учебного блока позволит сформировать у студента знания-знакомства, которые характеризуются умением опознать, различить знакомый ему ранее предмет, явление, определенную информацию [8].

Для закрепления полученных теоретических знаний студентов в учебный блок, в конце каждого раздела или темы главы, будет внедрено решение профессионально-ориентированных задач, проблемных ситуаций и тренировочных упражнений. Их решение будет способствовать формированию у студентов более прочных знаний по изученному разделу, и подготавливать к изучению материала следующего.

Примером профессионально-ориентированной задачи будет являться задача, в которой студенту предлагается осуществить выбор одного из пяти вариантов установки сетевой операционной системы, в зависимости от организации, в которой она будет использована. После выбора студентом соответствующего ответа в программном средстве будет осуществляться его проверка и выдача сообщения, правильно ли решил задачу студент и предлагается правильный ответ.

Примером проблемной ситуации будет являться схема вычислительной сети, в которой изначально присутствует ошибка размещения сетевого оборудования, в результате чего не передается сигнал между компьютерами пользователей. Студенту необходимо будет исправить ошибку, расставив правильно оборудование и проверить работу сети с помощью передачи данных из одного узла в другой. Следует отметить, что в отличие от профессионально-ориентированных задач, при решении проблемных ситуаций студенту не предлагается правильное решение — модель сети просто не будет функционировать до тех пор, пока студент правильно соединит между собой оборудование передачи данных, самостоятельно осуществляя поиск решения в предложенной ситуации.

Тренировочные упражнения, в свою очередь, имеют большую практическую направленность и включают задания по практической работе, выполнение которых позволяет студенту получить навыки работы в компьютерных сетях. Примером такого упражнения является инструкция по самостоятельному подключению компьютера в вычислительную сеть, путем крепления кабеля к сетевой карточке, а также обжимка кабеля и др.

Следует отметить, что эти компоненты учебного блока способствуют формированию у студента знаний-копий, которые характеризуются умением пересказывать, репродуцировать ранее усвоенную учебную информацию [8].

На наш взгляд, именно профессионально-ориентированные задачи, проблемные ситуации и тренировочные упражнения будут способствовать успешной организации самостоятельной работы студентов, так как предоставляют возможность самостоятельного поиска правильного решения, без помощи преподавателя, но в рамках определенной им траектории.

Следующим блоком, направленным на формирование и закрепление навыков работы в вычислительной сети, будет являться моделирующий блок или блок компьютерного моделирования, который предполагает решение лабораторных работ по проектированию вычислительной сети и настройке сетевого оборудования с помощью виртуального эмулятора. Данное приложение (тренажер) будет являться виртуальным лабораторным комплексом, который автоматически загружается на компьютере пользователя при нажатии соответствующей ссылки электронного образовательного ресурса. При выполнении каждой лабораторной работы, эмулятор будет выставлять оценку по степени законченности работы, выраженной в процентах.

Данный блок ЭОИР направлен на формирование знаний-умений, которые характеризуются умением применить полученные знания в практической деятельности [8].

Помимо рассмотренного выше, модель ЭОИР будет включать в себя оценку уровня обученности студентов по дисциплине. Следует отметить, что в данном программном средстве будет реализовано многоуровневое тестирование, которое включает в себя тренировочные тесты по материалам определенной главы (тесты-самоконтроль), рубежное тестирование по каждой главе (промежуточные тесты), а также финальное тестирование по материалам всех глав ЭОИР (итоговые тесты) (рис. 3).

Самый простой уровень — это тренировочное тестирование или тесты-самоконтроль, позволяющие студентам перед прохождением тестирования по изученной главе, предварительно оценить свой уровень владения материалом. Данный тип тестов включает вопросы, аналогичных тем, которые будут встречаться в рубежных тестах по главам. Следовательно, студенты имеют возможность предварительно оценить уровень сложности вопросов и подготовиться к ним. По итогам данного уровня тестирования выдается процент правильных ответов, с указанием тех вопросов, на которые был дан неверный ответ и предоставляются подсказки верных. Причем результаты нигде не будут фиксироваться, и предназначены, только для студента. Если результаты его не удовлетворили, он может повторить изученный ранее материал, который, по его мнению, был слабо изучен.

Тестирование по главам будет включать вопросы, охватывающие материал определенной главы. В результате прохождения данного уровня тестов, студенту будет выдаваться процент правильных ответов на вопросы, и выставляться оценка. Помимо этого, в программном средстве будут выдаваться рекомендации по изучению именно тех разделов и тем главы, на вопросы которых студент дал неверные варианты ответов, предоставляются верные ответы. На наш взгляд именно этот компонент ЭОИР позволит осуществить управление учебной деятельностью студентов. Студент сможет повторно самостоятельно изучить теоретический материал главы, а затем повторять попытку до тех пор, пока результаты прохождения тестов не будут удовлетворительными. При этом в программном средстве не будет предоставляться возможность перехода к материалу следующей главы без успешной сдачи материала предыдущей.

Результаты данного уровня тестирования будут заноситься в базу данных и могут быть доступны преподавателю в режиме электронного журнала. Если в результате анализа результатов тестирования окажется, что по определенной главе студенты показывают слабые результаты, преподаватель может подкорректировать контент тех тем и разделов, при изучении которых большинство студентов испытывают трудности.

Самым сложным будет являться итоговое тестирование, включающее вопросы по материалам всех глав и к которому студент подходит после изучения теоретического материала всего ЭИОР, работы в виртуальном эмуляторе, а также прохождения первых двух уровней тестов и набрав не менее 75% правильных ответов при промежуточном тестировании.

В ходе этого уровня тестирования студенту будут предоставляться вопросы, выбираемые случайным образом из базы данных. Результаты прохождения тестов также будут заноситься в базу данных, где могут быть доступны преподавателю в режиме электронного журнала. Структура электронного журнала представлена на рисунке 4.

При работе с электронным журналом, преподаватель будет иметь возможность задавать критерии просмотра результатов (по группе и оценке) для формирования списков студентов, предназначенных для вывода на печать.

Рис. 4. Структура электронного журнала преподавателя электронный образование информационный коммуникационный И, наконец, пятый, исследовательский блок будет направлен на решение новых задач, новых проблем. В нем студенту будет предлагаться изучение новых технологий вычислительных сетей с использованием образовательных порталов, форумов, а также Web-ресурсов и ЭОИР других вузов.

В данном блоке преподаватель будет предлагать творческое задание, указывая ссылки на дополнительные ресурсы, посетив которые студент сможет найти материал, не представленный в ЭОИР. Студент может самостоятельно работать с дополнительными источниками и отчитываться о результатах своего исследования преподавателю. В данном случае имеется возможность взаимодействия с преподавателем, путем передачи ему собранного материала на электронный почтовый ящик.

Следует отметить, что данный блок ЭОИР будет направлен на формирование знаний-трансформаций, которые характеризуются умением переносить полученные ранее знания на решение новых задач, новых проблем [8].

Таким образом, изучение предложенного электронного образовательного ресурса позволит студентам пройти все этапы: от формирования знаний-знакомств с новым материалом, закрепления новой информации в виде знаний-копий, трансформации полученных знаний в виде знаний-умений до применения полученных знаний в творчестве.

Самый важный, на наш взгляд, из всей представленной модели, является блок, включающий профессионально-ориентированные задачи, а также блок тестирования. Именно эти блоки позволят управлять учебной деятельностью студентов.

Что касается внедрения предложенного ЭОИР, то здесь может быть множество вариантов (образовательные порталы, сайты вузов и т. д.). В своей работе мы придерживаемся того мнения, что в условиях бурного развития сети Интернет, наиболее перспективным направлением является использование ЭОИР в виде сетевых ресурсов, размещенных в открытом доступе на сайтах кафедры. В том числе на сайте кафедры Программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем Оренбургского государственного университета. На данном сайте могут быть представлены электронные издания других дисциплин, разработанных по предложенной модели. Студенты смогут удаленно изучать материал дисциплины в любое удобное время, планируя тем самым свою самостоятельную работу. Преподаватели, в свою очередь смогут удаленно просматривать результаты тестирования, вести электронный журнал.

• 1 Усков В. Л., Иванников А. Д., Усков А. В. Перспективные технологии для электронного образования. Информационные технологии в образовании. № 7, 2007. — С. 32−38.
• 2Дубова Н. eLearning — Обучение с приставкой «е» // «Открытые системы «, 2004 — М.
• 3 Система дистанционного тренинга REDCLASS: Системы Дистанционного обучения [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://dstudy.ru/type=page&page=dfcc51c1-dle1−486a-9e65−097d — Дата доступа: 15.09.2011.
• 4Учебный центр ОАО «Иркутскэнерго»: Общее описание СДО «Прометей» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ucenter.irkutskenergo.ru/qa/1256.html — Дата доступа: 15.09.2011.
• 5Система дистанционного обучения NauLearning [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.summatech.ru/erp/naulearning — Дата доступа 15.09.2011.
• 6Шкред А.В. Интернет-университет информационных технологий как модель дистанционного обучения // XII Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика 2005» [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://tm.ifmo.ru/tm2005/db/dok/get_thes.php?id=363 — Дата доступа:14.09.2011
• 7 Осин А. В. Мультимедиа в образовании: контекст информатизации. — М.: Агентство «Издательский сервис», 2004. — 320 с.
• 8 Беспалько В. П., Программированное обучение (дидактические основы). — М., «Высшая школа», 1970.